The authors are grateful to the staff of USDA-ARS Pasture Systems and Watershed Management Unit. David Otto was important to both the design and construction of the custom made drop hammer (aka 'The Intimidator'). Michael Reiner and Terry Troutman assisted in the collection and construction of the lysimeters reported in this study. Sarah Fishel, Charles Montgomery and Paul Spock performed all of the nutrient analyses reported in this manuscript.

1. הכנת החומרים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את הגוף העיקרי של lysimeter מ 30.5 ס&quot;מ (12 אינץ &#39;) בקוטר (ID; נומינלי) לוח הזמנים 80 PVC; יש זה עובי דופן של 1.9 ס&quot;מ (0.75 אינץ &#39;) (איור 1 א). חותכים את אורכו של הגוף lysimeter בהתאם לעובי שכבת אדמה (ים) להיחקר; כאן, השתמש גוף ארוך 53 ס&quot;מ (21 אינץ &#39;). תבוסת 0.63 סנטימטר עמוק ב -45 מעלות שיפוע סביב הקצה התחתון של lysimeter לגבש קצה מוביל חד על הקיר הפנימי של גוף lysimeter לסייע חיתוך דרך הקרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שינוי כובע PVC 34.5 סנטימטר מזהה, שטוח תחתון ידי הדבקת טבעת מזהה 15.3 סנטימטרים 30.5 סנטימטר של לוח הזמנים 80 PVC לתוך הכובע כדי לאפשר ניקוז מים ללא תשלום לספק קיבולת אחסון עבור התשטיפים לפני לאוסף (איור 1b). חותך את הטבעת מאותו המניות כגוף העיקרי לשמש צימוד להצטרף הכובע לגוף. הכובע יצטרף לגוף עם מלחציים צימוד צינור גמישים (1c ו 1D איור). התקן יציאה עבור אוסף מדגם ידי קידוח חור 1.27 ס&quot;מ הקשה עליו עם ברז צינור 1.27 ס&quot;מ 14 NPT ולהפוך מתאם זכר דוקרני ניילון 1.27 ס&quot;מ (1e איור) לתוך הקצה החיצוני של המכסה שבו דפנות נפגשים התחתונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים דיסק בקוטר 34 ס&quot;מ מ -1.27 ס&quot;מ PVC המניה שטוח עבה אשר ישמשו לכיסוי תחתית lysimeters (1G איור). מקדחה 180, מחולקת באופן שווה, 0.32 ס&quot;מ. חורים בקוטר לתוך הדיסק כדי לאפשר ניקוז מהעומק של lysimeter מלאת האדמה להיכנס הכובע. בד קרקע דבק או בד מסנן אחר לצד אחד של הדיסק כדי למנוע אדמה מלעבור דרך הדיסק התחתון במהלך הניקוז התשטיפים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בנה מספרי הרמתה ברזל 2.5 סנטימטר שטוח צינור מים 2.5 סנטימטר (איור 2). חותכים שתי הלהקות 2.5 ס&quot;מ של ברזל שטוח 50.0 אורכי ס&quot;מ לכופף לתוך חצי עיגול באמצעות מחוץ לגוף lysimeter כמדריך. ולד א ב ס&quot;מ 5ולכל אחד בסוף כל להקה חצי עיגול. הצטרף כל הלהקות עם סיכת ציר. לרתך צינור המים על הטבעת החיצונית של להקות היפך אחד את השני. </li></ol> 2. נהיגה מארז Lysimeter לתוך קרקע עם זרוק האמר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סור משטח צמחייה, סלעים ופסולת אחרים מאזור האוסף. מיקום 2 lysimeter גופות על הקרקע לרמה שבה lysimeters יובאו (איור 3 א). ודא lysimeters הוא ברמה כל כך בקרקע שבתוך הטור הוא של עומק אחיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהוג קוּרנָס, שתוכנן במיוחד, רכוב קרוון למקומו על גופות lysimeter. כאשר קוּרנָס הוא במקום, לפרוס outriggers הידראולית מופעל כדי לפלס את צלחת פלדה עם הקרקע העליונה של הגופים lysimeter. שמים את הקורות גם לספק יציבות עבור קוּרנָס (איור 3B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלקית להניף את העבה 10.2 סנטימטר, 1.52 מ &#39;על ידי 1.52 מ פלדה מרובעת במשקל 1,180 קילו עד מגדל 3 מ&#39; בעזרתכננת מכאנית (איור 3B). שחרר את צלחת הפלדה להלום עמודות לתוך האדמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלב 2.3 מספר פעמים עד שפת הטור הוא 2 ס&quot;מ מעל פני הקרקע (איור 3c). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו הידוק קרקע בתוך lysimeter ידי מדידת עומק הקרקע בתוך ומחוץ של הטור. אם הקרקע בתוך הטור הוא יותר מ -1 ס&quot;מ נמוך יותר מאשר אדמה מחוץ טור, קרקעות הם דחוסה ואינם מתאימים למחקר. </li></ol> 3. הסרת Core הקרקע <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח דיסק PVC מחורר (איור 1 ג &#39;) צימוד צינור גמיש (1D איור) על העמודה על מנת למנוע זיהום על ידי אדמה ופסולת אחרת במהלך תהליך החפירה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחפור תעלה ליד הליבה קרקע מעט עמוק יותר בתחתית הטור עם (איור 4 א) מחפרון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרחיב את החור עם את חפירה או לאסוף (איור 4 ב) ולחשוף כמו מ &#39;uch של החלק החיצוני של גליל ככל האפשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Push בר חפירת מתכות כבדות למטה לאורך כל אורכו של הצד של הטור כך שזה בין האדמה וקיר טור בחוץ (איור 4C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שחרר את בר חפירת הלוך ושוב עד בממשק האדמה בתחתית הטור הוא שבור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסגרת המספריים הרימו סביב החלק העליון של lysimeter (שמוצג באיור 2) כהכנת הסרת ליבת אדמה. עם מי שמחזיק בכל בר, למשוך עד המספריים לסגור בחוזקה סביב הטור והרימו את lysimeter מתוך החור. מניחים את lysimeter על משטח עבודה שטוח כמו חתיכת דיקט. </li></ol> 4. הכנת Core הקרקע עבור Lysimeter אסיפה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תהפוך את ליבת האדמה מעל כך שהצד התחתון הוא למעלה. דיסק דיקט העץ המותקן בשלב 3.1 יחזיק בקרקע במקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות, מיישר את הקרקע גם עם השפה (איור 5 א) PVC wה- i קצה ישר. הסר אבנים בולטות מעל למישור של שולי עם סכין עט או מברג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו כל חללים בחול לשחק אינרטי מבחינה כימית בעדינות לארוז אותו (איור 5 ב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כיתה בחול אפילו עם בתחתית הטור עם קצה ישר וסר חול עודף (5c איור ו ד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה כל אדמה מן השפה ואת קירות הצד החיצוניים של lysimeters עם מברשת או בקלילות לפוצץ אותו המקצה ולהבטיח כי השפה נקיה לדבקים לדבוק ובמשך הולם חם של הכובע. </li></ol> 5. רכבת Lysimeter <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Extrude חרוז עגול רציף של קולק לנקות סיליקון סביב השפה של (איור 6 א) lysimeter. קולק צריך להיות עבה מספיק כדי לאטום את תחתית דיסק המחוררת אל lysimeters ולמנוע דולף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הדיסק המחורר (איור 1 ג &#39;) על הטבעת עם בד המסנן מול החולולחץ בחוזקה כלפי מטה כדי לאפשר קשר טוב של הצלחת lysimeter. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקדחת שמונה חורי טייס מחולקים באופן שווה סביב שולי הצלחת ולהדק את הדיסק המחורר עם 1.0 ברגי נירוסטת אינץ עם נהג לקדוח (איור 6 ב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחליק את צימוד צינור גמיש על לבסיס lysimeter כך כ -2 ס&quot;מ של צימוד הוא מקרין מעל שפת lysimeter (5c איור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את מכסה PVC השונה לתוך צימוד הצינור הגמיש (איור 6 ג), ולדחוף את המכסה כלפי מטה עד שהוא יוצר מגע עם גוף lysimeter. עם בול עץ על החלק העליון של הכובע להשתמש פטיש כדי להקיש על הכובע בעדינות במקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את רצועות הידוק בחריצים של צימוד ומאובטח בקלילות ללא הצרת צימוד. הדקו המתכת סביב צימוד עם יד שנערך הנהג 1/4 אינץ hex עד כובע lysimeter הוא מוחזק במקומו. Lysimeter הוא מוכן להיות התהפך והובל אל משך אקליםמתקן התגלגל. </li></ol> 6. התקנת חיישני לחות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סופר קו 5 סנטימטר, אופקי על קיר lysimeter בעומקים 5 ו -25 סנטימטרים. מדוד מן פני הקרקע ולא שפת lysimeter. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקדוח חור בקוטר 1.0 ס&quot;מ דרך הקיר של lysimeter בכל קצה של הקווים המסומנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את פלסטיק 3 סנטימטר של הנותרים בין החורים שנקדחו משם עם כלי חיתוך סיבוביים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קידוח עבה 1 ס&quot;מ על 5 ס&quot;מ ארוכה עם שסע לתוך האדמה כדי להתאים את מעטפת של חיישן לחות (למשל, דקאגון). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דחוף את חיישן רטיבות לתוך החור לחריץ ניקה עד חודי חיישן קבורים בחוזקה בקרקע וכי רק החוט הוא מבצבץ מתוך lysimeter. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קרקע נקייה מחומות בחריץ עם מברשת או סמרטוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החלת חרוז עבה של קולק סיליקון לחריץ כדי למנוע דליפת מים החוצה. לאחר קולק התייבש, להחיל מחזור שני של סיליקון כדי enבטוחים שכל פערי החור סביב החיישן נסגרים. </li></ol> 7. הכנת Lysimeters עבור התשטיפים אוספים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פערים חותמים בין האדמה וקיר lysimeter עם קולק כדי להפחית את הסיכון שבו תזרים מועדף לאורך הקירות הפנימיים של lysimeter. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פירס ולטעון שפופרת של קולק סיליקון הברור לתוך אקדח קולק סטנדרטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים קצה צינור קולק בין חלל באדמה להתמלא ואת הפנים הפנימי של הגוף lysimeter. דחוף את קצה האקדח קולק מתחת לאדמה כ -2 ס&quot;מ. סוחט את קולק מתוך הצינור עד שהוא ממלא את החלל ואת הנוטף מעל פני הקרקע. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Lysimeters הגדר על גבי ספסל או משטח שטוח וחזק מספיק כדי להתמודד עם המשקל של כמה lysimeters גבוהה מספיק כדי לאפשר ניקוז מים בחינם לתוך כד 4.0 L (איור 7). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק אדמה lysimeters הליבה מפורסמות לכל הכיוונים עם פלס מים קטן (15 ס&quot;מ). אם PLA הכרחיshims ce מתחת lysimeters עד פני הקרקע הוא מפולס לחלוטין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלישת קלטת טפלון ברחבי הולם צינור ניילון ההברגה (0.5 ב NPT) ולהפוך את השעון הולם לתוך הכובע. הדקו את הולם עם מפתח ברגים מתכוונן עד שאף אחד החוטים גלויים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדחוף צינור 0.5 אינץ &#39;על הסוף הדוקרני של הניילון הראוי ולא לחתוך את הצינור כך שהוא עובר כ 4.0 סנטימטרים לתוך הפה של כד האוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המכל תחת lysimeter ולמקם את הצינור בתוך כד האוסף. </li></ol> התשטיפים 8. להשקייה Lysimeters ואיסוף <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה את פני קרקע עם בד גבינה או בד אינרטי חדיר, אחרים כימיים להגן ולשמר אגרגטים קרקע שאריות שטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד 1,450 מ&quot;ל מים ללא יונים לתוך גליל סיימה ושופכים אותו לתוך משפך, מצויד ראש מקלחת. בעדינות ובצורה שווה ומפזרים את המים על הבד בקצב שאינו distuRB פני הקרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתן פרק הזמן למים לחדור ולחלחל בתוך העמודה אדמה לתוך מכל הכובע וגבייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצה lysimeter ב לעבר החור לשקע עד שכל המים מנוקזים מן הכובע המאגר lysimeter לתוך כלי איסוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את המסה של התשטיפים נאספים עם סולם ולהמיר מסה בגרמים כדי מ&quot;ל (מניחים כי 1.0 גרם של מים שווה 1.0 מ&quot;ל). יוצקים את המדגם התשטיפים אל 350 מ&quot;ל בקבוק מדגם פלסטיק סטרילית. מיד לסנן 50 מ&quot;ל עם משפך יניקה מצויד 0.45 מיקרומטר מסנן נייר כהכנה לניתוח חנקתי באמצעות colorimetry באמצעות ניתוח הזרקת זרימת 31. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חנות מסוננת חלקים מסוננים של הדגימות מקררות 4 מעלות צלזיוס עד לניתוח. </li></ol>

<ol>
	<li>Patterson, P. H., Lorenz, E. S., Weaver, W. D., Schwart, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Litter+production+and+nutrients+from+commercial+broiler+chickens.">Litter production and nutrients from commercial broiler chickens.</a> J. Applied Poultry Res. 7 (3), 247-252 (1998).</li><li>Cullum, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macropore+flow+estimations+under+no-till+and+till+systems.">Macropore flow estimations under no-till and till systems.</a> Catena. 78, 87-91 (2009).</li><li>Kladivko, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrate+leaching+to+subsurface+drains+as+affected+by+drain+spacing+and+changes+in+crop+production+systems.">Nitrate leaching to subsurface drains as affected by drain spacing and changes in crop production systems.</a> J. Environ. Qual. 33, 1803-1813 (2004).</li><li>Persson, L., Bergstrom, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drilling+method+for+collection+of+undisturbed+soil+monoliths).">Drilling method for collection of undisturbed soil monoliths).</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 55 (1), 285-287 (1991).</li><li>Belford, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collection+and+evaluation+of+large+soil+monoliths+for+soil+and+crop+studies.">Collection and evaluation of large soil monoliths for soil and crop studies.</a> J. Soil Sci. 30 (2), 363-373 (1979).</li><li>Dell, C. J., Kleinman, P. J. A., Schmidt, J. P., Beegle, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+disturbance+manure+incorporation+effects+on+ammonia+and+nitrate+loss.">Low disturbance manure incorporation effects on ammonia and nitrate loss.</a> J. Environ. Qual. 41, 928-937 (2012).</li><li>Owens, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrate-nitrogen+concentrations+in+percolate+from+lysimeters+planted+to+a+legume-grass+mixture.">Nitrate-nitrogen concentrations in percolate from lysimeters planted to a legume-grass mixture.</a> J. Environ. Qual. 19, 131-135 (1990).</li><li>Zhu, Y., Fox, R. H., Toth, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leachate+collection+efficiency+of+zero-tension+pan+and+passive+capillary+fiberglass+wick+lysimeters.">Leachate collection efficiency of zero-tension pan and passive capillary fiberglass wick lysimeters.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. , (2002).</li><li>Jemison, J. M., Fox, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+zero-tension+pan+lysimeter+collection+efficiency.">Estimation of zero-tension pan lysimeter collection efficiency.</a> Soil Sci. 154, 85-94 (1992).</li><li>Corwin, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+simple+lysimeter-design+modification+to+minimize+sidewall+flow.">Evaluation of a simple lysimeter-design modification to minimize sidewall flow.</a> J. Contaminant Hydrology. 42 (1), 35-49 (2000).</li><li>Havis, R. N., Alberts, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nutrient+leaching+from+field+decomposed+corn+and+soybean+residue+under+simulated+rainfall.">Nutrient leaching from field decomposed corn and soybean residue under simulated rainfall.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 57, 211-218 (1993).</li><li>Bergstrom, L., Johanssson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaching+of+nitrate+from+monolith+lysimeters+of+different+types+of+agricultural+soils.">Leaching of nitrate from monolith lysimeters of different types of agricultural soils.</a> J. Environ. Qual. 20, 801-807 (1991).</li><li>Lotter, D., Seidel, R., Liebhardt, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+performance+of+organic+and+conventional+cropping+systems+in+an+extreme+climate+year.">The performance of organic and conventional cropping systems in an extreme climate year.</a> Am. J. Alternative Agriculture. 18 (3), 146-154 (2003).</li><li>Moyer, J., Saporito, L., Janke, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+construction,+and+installation+of+an+intact+soil+core+lysimeter.">Design, construction, and installation of an intact soil core lysimeter.</a> Agronomy J. 88 (2), 253-256 (1996).</li><li>Stout, W. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrate+leaching+from+cattle+urine+and+feces+in+northeast+US.">Nitrate leaching from cattle urine and feces in northeast US.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 61, 1787-1794 (1997).</li><li>Stout, W. L., Gburek, W. J., Schnabel, R. R., Folmar, G. J., Weaver, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soil-climate+effects+on+nitrate+leaching+from+cattle+excreta.">Soil-climate effects on nitrate leaching from cattle excreta.</a> J. Environ. Qual. 27, 992-998 (1998).</li><li>Kleinman, P. J. A., Srinivasan, M. S., Sharpley, A. N., Gburek, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+leaching+through+intact+soil+columns+before+and+after+poultry+manure+applications.">Phosphorus leaching through intact soil columns before and after poultry manure applications.</a> Soil Sci. 170 (3), 153-166 (2005).</li><li>Kleinman, P. J. A., Sharpley, A. N., Saporito, L. S., Buda, A. R., Bryant, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+manure+to+no-till+soils:+Phosphorus+losses+by+subsurface+and+surface+pathways.">Application of manure to no-till soils: Phosphorus losses by subsurface and surface pathways.</a> Nutr. Cycling Agroecosyst. 84, 215-227 (2009).</li><li>McDowell, R. W., Sharpley, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approximating+phosphorus+release+to+surface+runoff+and+subsurface+drainage.">Approximating phosphorus release to surface runoff and subsurface drainage.</a> J. Environ. Qual. 30, 508-520 (2001).</li><li>McDowell, R. W., Sharpley, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+losses+in+subsurface+flow+before+and+after+manure+application.">Phosphorus losses in subsurface flow before and after manure application.</a> Sci. Total Environ. 278, 113-125 (2001).</li><li>Brock, E. H., Ketterings, Q. M., Kleinman, P. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+leaching+through+intact+soil+cores+as+influenced+by+type+and+duration+of+manure+application.">Phosphorus leaching through intact soil cores as influenced by type and duration of manure application.</a> Nutr. Cycl. Agroecosyst. 77, 269-281 (2007).</li><li>Svanback, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+soil+phosphorus+and+manure+on+phosphorus+leaching+in+Swedish+topsoils.">Influence of soil phosphorus and manure on phosphorus leaching in Swedish topsoils.</a> Nutr. Cycling Agroecosyst. 96, 133-147 (2013).</li><li>Feyereisen, G. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+direct+incorporation+of+poultry+litter+on+phosphorus+leaching+from+coastal+plain+soils.">Effect of direct incorporation of poultry litter on phosphorus leaching from coastal plain soils.</a> J. Soil Water Cons. 65 (4), 243-251 (2010).</li><li>Williams, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manure+application+under+winter+conditions:+Nutrient+runoff+and+leachate+losses.">Manure application under winter conditions: Nutrient runoff and leachate losses.</a> Trans. ASABE. 54 (3), 891-899 (2011).</li><li>Liu, J., Aronsson, H., Ul&#233;n, B., Bergstr&#246;m, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+phosphorus+leaching+from+sandy+topsoils+with+different+fertilizer+histories+before+and+after+application+of+pig+slurry.">Potential phosphorus leaching from sandy topsoils with different fertilizer histories before and after application of pig slurry.</a> Soil Use Mgmt. 28, 457-467 (2012).</li><li>Kibet, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+of+dissolved+trace+elements+in+surface+runoff+and+leachate+from+a+coastal+plain+soil+after+poultry+litter+application.">Transport of dissolved trace elements in surface runoff and leachate from a coastal plain soil after poultry litter application.</a> J. Soil Water Cons. 68 (3), 212-220 (2013).</li><li>Han, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+and+nitrogen+leaching+before+and+after+tillage+and+urea+application.">Phosphorus and nitrogen leaching before and after tillage and urea application.</a> J. Environ. Qual. 44, 560-571 (2014).</li><li>Day, P. R., Black, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=This+chapter+in+Methods+of+Soil+Analysis.+Part+1.+Physical+and+Mineralogical+Properties,+Including+Statistics+of+Measurement+and+Sampling.">This chapter in Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Properties, Including Statistics of Measurement and Sampling.</a> American Society of Agronomy, Soil Science Society of America. , (1965).</li><li>Kleinman, P. J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphorus+leaching+from+agricultural+soils+of+the+Delmarva+Peninsula,+USA.">Phosphorus leaching from agricultural soils of the Delmarva Peninsula, USA.</a> J. Environ. Qual. 44 (2), 524-534 (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lachat+Instruments.+Determination+of+nitrate/nitrite+in+surface+and+wastewaters+by+flow+injection+analysis.">Lachat Instruments. Determination of nitrate/nitrite in surface and wastewaters by flow injection analysis.</a> QuickChem Method. , (2003).</li></ol>

The authors declare no competing financial interests.

צעדים חשובים של אוסף lysimeter מחקרי שטיפה להמחיש את השפעת תכונות קרקע וניהול זבל על פסדי חנקן התהום רדודה. תכונות פיסיקליות של קרקע כגון מרקם קרקע, מבנה המצרפי צפיפות בצובר לתווך חלחול המים מומסים. במדויק קביעת ריכוזי נפח מומס התשטי?...

The Peninsula Delmarva גובל בחוף המזרחי של מפרץ צ&#39;סאפיק, והיא הבית לאחד אזורים ייצור עופות גדולים בארה&quot;ב. כ -600 מיליון תרנגולות כ 750,000 טונות של זבל נוצרות מייצור של ציפורים אלו בכל שנה 1. רוב הזבל בשימוש מקומי כמו תיקון דשן על שדות חקלאיים. בגלל שיעור גבוה היסטורית של יישום זבל, חומרים מזינים, כגון חנקן וזרחן צברו בקרקע וכעת הם רגישים הפסדים מחוץ לאתר באמצעות שטיפת מתחת לפני הקרקע 2. הרבה של זרימת מי תהום מכוונת רשת ענפה של תעלות שבסופו של דבר לנקז אל צ&#39;ספיק ביי 3. חומרי ההזנה שנזקפו מפרץ צמודות הירידה של הפגיעה בבריאותו של המפרץ בשל eutrophication 4. ניהול מזין חיבור עם פסדים מחוץ לאתר של חומרים מזינים דורש כלים מיוחדים כדי לפקח הידרולוגיתזרים והעברות המזין קשור. Lysimeters מייצג קטגוריה עיקרית של מכשירים המשמשים לאפיין ולכמת את התנועה של חומרים מזינים דרך קרקעות. יש Lysimeters היסטוריה ארוכה של שימוש בתזרים מזין ניטור חלחל מי 5-7, מן lysimeters מתח שניתן לכוון נגד פוטנציאל מטריקס האדמה, כך הוא מים זמינים צמח אומדן טוב יותר, כדי lysimeters אפס המתח מייצג יותר של תהליכים המתרחשים במהלך ניקוז חופשי. כל גישות lysimetery הטיות טמונות בהווה. למשל, כמה lysimeters הם קטנים מכדי לייצג באופן מלא תהליכים מורכבים מרחבית בקרקעות טבעיות, או יותר מדי גדולים ויקרים לספק שכפול סטטיסטי טוב הקרקעות הטרוגנית 8. יתר על כן, מחבת lysimeters דורש קרקעות מעליהם להיות רוויים לאסוף התשטיפים והם לא יעילים לעומת lysimeters מתח במדידת מטריקס זרימת 9. מערכות lysimeter סגורות,כגון lysimeters ליבת קרקע אפס מתח (הידוע גם בשם lysimeters מונולית אדמה), לשפר את הביטחון מאוד שבה תקציבי מים ותקציבים מזהמים נספחים (כגון, תקצוב חומרי הזנה) מתבצעים 10. lysimeters אלה מייצגים ביותר כאשר הם מכילים ליבות שלמות של אדמה; lysimeters מלא קרקעות ארזה לא לשמור על המבנה המקורי, אופקים וקשרים macropore המשפיעים על הובלה של מומסים ותרכובות חלקיקי 11,12 כאחד. מנקודת עמדה ניסיון, גישות מאפשרות שכפול יותר של תנאי קרקע באין מפריע הן יתרון, בהתחשב בשונות מרחבית טמון שקיים פיזי בקרקע ועל תכונות כימיות 13. שתי שיטות מועדפות שמשו לאיסוף lysimeters ליבת אדמה שלמה: קוּרנָס וראש החיתוך. לשעבר שבוצע נפוץ יותר, כפי שהיא יכולה להיות מושגת באמצעות מכשירים פשוטים כמו חזיר מזחלתmer (lysimeters קטן). כאשר מבוצע כהלכה, גרעין האוספים אדמה עם קוּרנָס הוכח להיות יחסית חסכוני, במיוחד כאשר לעומת טכניקות coring אחרים. עם זאת, הכוחות העצומים שהטילו נהיגת מעטפת lysimeter באדמה יכולים לגרום מריחת דחיסה, ייצור תנאים בתוך lysimeter שאינם נציג האדמה מולדת, ואף עלול להעדיף סוגים מסוימים של תנועת מים (למשל, זרימת מעקפים, או לזרום קצה ליבת האדמה). כתוצאה מכך, כמה חוקרים מעדיפים את השימוש corers כי לחתוך אדמה שלמה עם מנגנון קידוח או מכשיר חפירה אחר 5. חומרים שונים שמשו תרמילים עבור lysimeters ליבת אדמה. צינורות וקופסות פלדה הן בעלות נמוכה יחסית, עמידים וזמינים וניתן להשתמש בו כדי לאסוף lysimeters הגדול בשל כוחם 14-17. עם זאת, בעוד הפלדה הוא משביע רצון על מנת לאמוד את שטיפת relatively ובלתי-תרכובות כגון ניטראט, ברזל בתוך הפלדה מגיב עם פוספט ולכן חייב להיות מצופה או מטופלים אחרת לחקר שטיפת זרחן. בדרך כלל, תרמילי פלסטיק משמשים ללמוד שטיפת זרחן, כגון קירות עבים (בתוספת 80) צינור PVC שיכולים לעמוד את ההשפעה של קוּרנָס (אם משתמשים בו) ולשמר את המבנה שלה כאשר ליבות אדמה בקוטר גדול יותר מתקבלים (למשל, ≥30 ס&quot;מ) 18-22. באופן כללי, lysimeters ליבת אדמה מנותח באתרו לשעבר. לאחר שנאסף, lysimeters ליבת קרקע ניתן להתקין ב &quot;חוות lysimeter&quot; חוצות שבו שמסביב אדמה ומעל באקלים הקרקע מייצג בתנאי שטח טבעי. למשל, בשבדיה, האוניברסיטה החקלאית השבדית שמרה שלוש חוות lysimeter נפרדות במהלך שלושת העשורים האחרונים, ניתוח-ו-תחבורת גורל דברה, ניסויי פוריות קרקע לטווח ארוכים, ושיטות ניהול שניתן לשנותם כדי אנת בקוטר 30 סנטימטריםct ליבות 23. Lysimeters הליבה קרקע גם היה נתון ניסויי שטיפת מקורה שבו יש שליטה רבה יותר של תנאי אקלים 24,25. Liu et al. משתמש סימולטור גשמים להשקיית lysimeters אדמת הליבה באופן קבוע תחת מערך של לתפוס יבולי 26. קיבט וקון כל טכניקות השקיה יד מועסקים ללמוד ארסן שטיפת מזין דרך ליבות אדמה 27,28. מגוון של תהליכי edaphic ו הידרולוגיים יכול להיגזר lysimeters ליבת אדמה. קון et al. (2015) בשימוש 30 ס&quot;מ קוטר PVC טור lysimeters לחקור שטיפת חנקן לאחר יישום אוריאה 28. על ידי איסוף תשטיפים במרווחי זמן שונים לאחר אירוע השקיה, הם הצליחו להבדיל בין תזרים המהיר והדרגתי, עם לשעבר להניח להישלט על ידי זרימת macropore, ואת מאוחר יותר להניח להישלט על ידי זרימת מטריקס. מאז האוריאה היא הידרוליזה כאשר בקלות wi קשראדמת ה, הם פרשו בנוכחות ריכוזי אוריאה גבוהות התשטיפים נאספים זמן קצר לאחר יישום אוריאה כראית תחבורת macropore שעקפה מטריצת האדמה. במשך זמן, הם גילו ריכוזים גבוהים של צורות שונות של חנקן התשטיפים, מעקב הטרנספורמציה של אוריאה להחיל אמוניום לאחר הידרוליזה ראשוני, אזי השינוי של אמוניום חנק כדי עם ניטריפיקציה. כדי להמחיש שיקולים בעיצוב, ביצוע ופירוש ניסויי אדמת ליבת lysimeter, בצענו חקירה של ארבע קרקעות שונות הנמצאות במישור החוף האטלנטי של ארה&quot;ב. ריכוז שטיפת מחקר מדד ואובדן חנק לפני ואחרי היישום של זבל עופות היבש (כלומר, עופות &quot;המלטה&quot;) 28. פסדים מזינים מתחולת פסולת עופות קרקעות הם רעיון מרכזי הבריאות של מפרץ צ&#39;ספיק, והבנת האינטראקציה של הוחלעוף חול ומאפייני אדמה חקלאיים נדרשים כדי לשפר את המלצות לניהול חומרי הזנה. אנו מציגים כאן שיטה מפורטת לחילוץ lysimeters ליבת אדמה השלם, מעקב לחות קרקע, ופירוש הפסדי שטיפה חנק הפרש מקרקע אלה. ניסוי זה הוא חלק ממחקר גדול נערך על מנת להעריך שטיפת מזין מקרקעות חקלאיות של חצי האי Delmarva, 27,28 ארה&quot;ב. lysimeters הליבה קרקע שנאספו מאתרים בדלוור, מרילנד ווירג&#39;יניה בשנת 2010. כאן אנו מציגים תוצאות לא פורסם ממחקרים אלה. למרות ניסויים ראשוניים נערכו במטרה להעריך שטיפת זרחן, שטיפה חנקה מקרקעות תזות היה פיקוח גם. ארבע קרקעות חקלאיות נפוצות מהשפלה האטלנטי של פרשת המים במפרץ צ&#39;ספיק נדגמו: Bojac (גס דשן, מעורבב, semiactive, תרמי Typic Hapludult); Evesboro (מסיץ, מצופה Lamellic Quartzipsamment); Quindocqua (בסדר-דשן, מעורב, פעיל, Endoaquult Typic מסיץ); Sassafras (בסדר-דשן, סליקה, semiactive, מסיץ Typic Hapludult). עבור כל קרקע, מורפולוגיה האופק תוארה ומהפרופילים שנחשפו על ידי חפירת עמודות (טבלה 1). טקסטורה של הקרקעות נעה בין חול (Evesboro) כדי דשנים / חול דק חמרת חולית (Bojac ו Sassafras) בסחף טיט (Quindocqua). למרות כל הקרקעות הופרו הסטורית עם עוף חול, אף אחד מהם לא יושם 10 החודשים שקדמו למחקר. כל הקרקעות היו בשום-עד ייצור תירס לפחות עונה אחת לפני לאוסף lysimeter ליבת אדמה. לאחר איסוף, lysimeters הליבה הקרקע הועברו למתקן simulatorium USDA-ARS ב סטייט קולג &#39;, פנסילבניה. שם הם היו כפופים ניסויי השקיה מקורים (22-26 מעלות צלזיוס) כדי להעריך שטיפת מזין הנוגעת ליישומו עוף חול. באופן ספציפי,lysimeters הושקה עם 2 סנטימטר של שבועון מים למשך 8 שבועות עד החנקות במים למשפט האחרון לחלחל הייתה equilibrated בין הקרקעות. המלטת עופות (זבל עופות יבש) יושמה אז אל פני השטח של כל הקרקעות בשיעור של 162 קילו חה -1 של השקיה נ הכוללת נמשך במשך 5 שבועות נוספים. חיישני לחות רשמו תכולים לחות נפח ב 5 דקות intervals ברציפות, לאורך כל מחזור השקית שטיפה. התשטיפים נאספו לאחר 24 שעות ושוב 7 ימים לאחר מכן ערב ההשקיה. נתונים התשטיפים מן lysimeters הליבה אדמה נותחו באמצעות סטטיסטיקה תיאורית פשוטה כדי להמחיש הבדלים בכמות ובאיכות התשטיפים בין קרקעות, כמו גם הבדלים לפני ואחרי יישום המלטה. מאחר שחיישני לחות קרקע הושמו רק שתיים lysimeters ליבת האדמה לשכפל לכל אדמה (Evesboro, Bojac, Sassafras, Quindocqua), סטטיסטיקה של תוכן לחות הקרקע התבססה על N = 2, ואילו statistics עומק התשטיפים, חנק-N ריכוז השטף חנק-N נגזר 10 lysimeters אדמת ליבת Evesboro, Bojac ו Sassafras ו -5 lysimeters ליבת אדמה עבור Quindocqua. כדי להעריך את החשיבות של שכפול בתוך קרקעות, ומקדמים שונים (CV) עבור עומק התשטיפים חושבו המספרים לשכפל שונים. גישת סימולציית מונטה קרלו שמשה לדגום משנה שוב ושוב של lysimeters ליבת אדמה (N = 3) מן המספר הכולל של משכפל בתוך כל קבוצת אדמה (10 עבור Evesboro, Bojac, Sassafras; 5 עבור Quindocqua).

<table><tbody><tr><td>Schedule 80 PVC Pipe</td><td>Fry&#039;s Plastic</td><td>Call</td><td>Sold in 10 ft lengths</td></tr><tr><td>Fernco Fittings</td><td>Fry&#039;s Plastic</td><td>Call</td><td>12 inch diameter</td></tr><tr><td>Type II PVC plates for perforated discs</td><td>AIN Plastic</td><td>Call</td><td>Sold in 4&#039; x 8&#039; sheets of PVC II Vintec II&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Schedule 40 PVC Caps</td><td>Fry&#039;s Plastic</td><td>Call</td><td>12 inch diameter</td></tr><tr><td>Stainless Steel Screws</td><td>Fastenal</td><td>135716</td><td>#8 Bugle Head Phillips Drive Sharp Point Grade 18-8 Stainless Steel</td></tr><tr><td>Silicone II Caulk</td><td>Lowe&#039;s</td><td>447488&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Nylon Tube Fitting</td><td>United State&#039;s Plastic Corp.</td><td>61137</td><td>0.5 inch NPT</td></tr><tr><td>Foodgrade Tubing</td><td>Lowe&#039;s</td><td>443209</td><td>0.5 inch vinyl</td></tr></tbody></table>

a protocol for collecting and constructing soil core lysimeters

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the landscape has complex and varied soil morphology, an accompanying disparity in flow paths for leachate through the soil macropore and matrix structure is present. The rate of flow through these paths is further affected by antecedent soil moisture. Lysimeters are used to quantify flow rate, volume of water and concentration of nutrients leaching downward through soils. While many lysimeter designs exist, accurately determining the volume of water and mass balance of nutrients is best accomplished with bounded lysimeters that leave the natural soil structure intact. 
Here we present a detailed method for the extraction and construction of soil core lysimeters equipped with soil moisture sensors at 5 cm and 25 cm depths. Lysimeters from four different Coastal Plain soils (Bojac, Evesboro, Quindocqua and Sassafras) were collected on the Delmarva Peninsula and moved to an indoor climate controlled facility. Soils were irrigated once weekly with the equivalent of 2 cm of rainfall to draw down soil nitrate-N concentrations. At the end of the draw down period, poultry litter was applied (162 kg TN ha-1) and leaching was resumed for an additional five weeks. Total recovery of applied irrigation water varied from 71% to 85%. Nitrate-N concentration varied over the course of the study from an average of 27.1 mg L-1 before litter application to 40.3 mg L-1 following litter application. While greatest flux of nutrients was measured in soils dominated by coarse sand (Sassafras) the greatest immediate flux occurred from the finest textured soil with pronounced macropore development (Quindocqua).

לחות קרקע, עומק התשטיפים וכימיה התשטיפים כל להמחיש השתנות פני קרקעות, חושפים הבדלים כפונקציה של תכונות קרקע למרות השתנות פנימיות בין lysimeters ליבת האדמה לשכפל של אדמה בפרט. הכתבים בשלב מאוחר יותר ניתן לציין במיוחד מנקודת המבט של תכנון ניסוי, כפי השתנו?...

Watch this Scientific Journal Video about A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters at JoVE.com

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

A detailed method for extraction and assembly of intact soil core lysimeters and their use for study of leachate and associated loss of nutrients from surface applied poultry litter is demonstrated.

פרוטוקול Lysimeters Core קרקע איסוף הבנייה

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the ...

a-protocol-for-collecting-and-constructing-soil-core-lysimeters

Research

JoVE Journal

Environment

11.6K Views.  USDA - Agricultural Research Service. A detailed method for extraction and assembly of intact soil core lysimeters and their use for study of leachate and associated loss of nutrients from surface applied poultry litter is demonstrated.

Video: A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

Laboratory-determined Phosphorus Flux from Lake Sediments as a Measure of Internal Phosphorus Loading

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) loading from lake sediments can account for a substantial portion of the total P load in eutrophic, and some mesotrophic, lakes. Laboratory determination of P release rates from sediment cores is one approach for determining the role of internal P loading and guiding management decisions. Two principal alternatives to experimental determination of sediment P release exist for estimating internal load: in situ measurements of changes in hypolimnetic P over time and P mass balance. The experimental approach using laboratory-based sediment incubations to quantify internal P load is a direct method, making it a valuable tool for lake management and restoration.
Laboratory incubations of sediment cores can help determine the relative importance of internal vs. external P loads, as well as be used to answer a variety of lake management and research questions. We illustrate the use of sediment core incubations to assess the effectiveness of an aluminum sulfate (alum) treatment for reducing sediment P release. Other research questions that can be investigated using this approach include the effects of sediment resuspension and bioturbation on P release.
The approach also has limitations. Assumptions must be made with respect to: extrapolating results from sediment cores to the entire lake; deciding over what time periods to measure nutrient release; and addressing possible core tube artifacts. A comprehensive dissolved oxygen monitoring strategy to assess temporal and spatial redox status in the lake provides greater confidence in annual P loads estimated from sediment core incubations.

Lake eutrophication is a water quality issue worldwide, making the need to identify and control nutrient sources critical. Laboratory determination of phosphorus release rates from sediment cores is a valuable approach for determining the role of internal phosphorus loading and guiding management decisions.

נקבע מעבדה זרחן שטף מאגם המשקעים כמדד לטעינה הפנימית זרחן

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) ...

Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals is often not well understood. Here we demonstrate an integrated field lysimetry and porewater sampling method for evaluating the mobility of chemicals applied to soils and established vegetation. Lysimeters, open columns made of metal or plastic, are driven into bareground or vegetated soils. Porewater samplers, which are commercially available and use vacuum to collect percolating soil water, are installed at predetermined depths within the lysimeters. At prearranged times following chemical application to experimental plots, porewater is collected, and lysimeters, containing soil and vegetation, are exhumed. By analyzing chemical concentrations in the lysimeter soil, vegetation, and porewater, downward leaching rates, soil retention capacities, and plant uptake for the chemical of interest may be quantified. Because field lysimetry and porewater sampling are conducted under natural environmental conditions and with minimal soil disturbance, derived results project real-case scenarios and provide valuable information for chemical management. As chemicals are increasingly applied to land worldwide, the described techniques may be utilized to determine whether applied chemicals pose adverse effects to human health or the environment.

Field lysimetry and porewater sampling allow researchers to evaluate the fate of chemicals applied to soils and established vegetation. The goal of this protocol is to demonstrate how to install required instrumentation and collect samples for chemical analysis during integrated field lysimetry and porewater sampling experiments.

משולב שדה Lysimetry וPorewater דגימה להערכת כימית ניידות בקרקעות וצמחייה הוקמה

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

Soil Lysimeter Excavation for Coupled Hydrological, Geochemical, and Microbiological Investigations

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled Earth-system processes. Such knowledge is imperative in improving predictions of hydro-biogeochemical cycles, especially under climate change scenarios. We present an experimental method, designed to capture sub-surface heterogeneity of an initially homogeneous soil system. This method is based on destructive sampling of a soil lysimeter designed to simulate a small-scale hillslope. A weighing lysimeter of one cubic meter capacity was divided into sections (voxels) and was excavated layer-by-layer, with sub samples being collected from each voxel. The excavation procedure was aimed at detecting the incipient heterogeneity of the system by focusing on the spatial assessment of hydrological, geochemical, and microbiological properties of the soil. Representative results of a few physicochemical variables tested show the development of heterogeneity. Additional work to test interactions between hydrological, geochemical, and microbiological signatures is planned to interpret the observed patterns. Our study also demonstrates the possibility of carrying out similar excavations in order to observe and quantify different aspects of soil-development under varying environmental conditions and scale.

This study presents an excavation method for investigating subsurface hydrological, geochemical, and microbiological heterogeneity of a soil lysimeter. The lysimeter simulates an artificial hillslope which was initially under homogeneous condition and had been subjected to approximately 5,000 mm of water over eight cycles of irrigation in an 18-month period.

חפירה באדמה Lysimeter עבור ההידרולוגי מצמידים, גיאוכימיות, וחקירות מיקרוביולוגיות

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

מדידה ומיפוי דפוסים של סחף אדמה ומשקעים הקשורים אדמה ריכוזים קרבונט תחת ניהול חקלאיים

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. Rather than discharging treated wastewater to a stream, and thereby directly impacting the stream quality, the effluent is applied to forested and cropped land managed by the University. Concerns related to reductions in soil hydraulic conductivity occur when considering wastewater reuse. The methodology described in this manuscript, matching soil sample size with the size of the laboratory-based hydraulic conductivity measurement apparatus, provides the benefits of a relatively rapid collection of samples with the benefits of controlled laboratory boundary conditions. The results suggest that there may have been some impact of wastewater reuse on the soil&#39;s ability to transmit water at deeper depths in the depressional areas of the site. Most of the reductions in the soil hydraulic conductivity in the depressions appear to be related to the depth from which the sample was collected, and by inference, associated with the soil structural and textural differences.

Here we present a methodology which matches a soil sample size and a hydraulic conductivity measurement device to prevent the so-called wall flow along the inside of the soil container from being erroneously included in water flow measurements. Its use is demonstrated with samples collected from a wastewater irrigation site.

שפכים השפעות השקיה על אדמת מוליכות הידראולית: מצמידים שדה דגימה ונחישות מעבדה של רוויה מוליכות הידראולית

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...

Sampling Soils in a Heterogeneous Research Plot

Soils are highly heterogeneous. In general, the number of soil samples required for soil research has always been determined arbitrarily and the associated accuracy is unknown. Here, we present a detailed protocol for efficient and clustered soil sampling in a research plot and, relying on a pilot sampling using this design, for demonstrating soil spatial heterogeneity and informing reasonable sample sizes and associated accuracy for future study. The protocol mainly comprises four steps: sampling design, field collection, soil analysis, and geostatistical analysis. The step-by-step procedure is modified according to former publications. Two examples will be presented to demonstrate contrasting spatial distributions of soil organic carbon (SOC) and soil microbial biomass carbon (MBC) under different management practices. In addition, we present a strategy to determine the sample size requirement (SSR) given a certain level of accuracy based on the plot-level coefficient of variation (CV). The field sampling protocol and the quantitative determination of the sample size will assist researchers in seeking feasible sampling strategies to meet research needs and resources' availability.

The traditional soil-sampling procedure determines the number of soil samples arbitrarily. Here, we provide a simple yet efficient clustered soil-sampling design to demonstrate soil spatial heterogeneity and quantitatively determine the number of soil samples required and the associated sampling accuracy.

קרקעות הדגימה במחקר הטרוגנית מגרש

Soils are highly heterogeneous. In general, the number of soil samples required for soil research has always been determined arbitrarily and the ...

Monitoring Pedogenic Inorganic Carbon Accumulation Due to Weathering of Amended Silicate Minerals in Agricultural Soils.

The present study aims to demonstrate a systematic procedure for monitoring inorganic carbon induced by enhanced weathering of comminuted rocks in agricultural soils. To this end, the core soil samples taken at different depth (including 0-15 cm, 15-30 cm, and 30-60 cm profiles) are collected from an agriculture field, the topsoil of which has already been enriched with an alkaline earth metal silicate containing mineral (such as wollastonite). After transporting to the laboratory, the soil samples are air-dried and sieved. Then, the inorganic carbon content of the samples is determined by a volumetric method called calcimetry. The representative results presented herein showed five folded increments of inorganic carbon content in the soils amended with the Ca-silicate compared to control soils. This compositional change was accompanied by more than 1 unit of pH increase in the amended soils, implying high dissolution of the silicate. Mineralogical and morphological analyses, as well as elemental composition, further corroborate the increase in the inorganic carbon content of silicate-amended soils. The sampling and analysis methods presented in this study can be adopted by researchers and professionals looking to trace pedogenic inorganic carbon changes in soils and subsoils, including those amended with other suitable silicate rocks such as basalt and olivine. These methods can also be exploited as tools for verifying soil inorganic carbon sequestration by private and governmental entities to certify and award carbon credits.

The verification method described here is adaptable for monitoring pedogenic inorganic carbon sequestration in various agricultural soils amended with alkaline earth metal silicate-containing rocks, such as wollastonite, basalt, and olivine. This type of validation is essential for carbon credit programs, which can benefit farmers that sequester carbon in their fields.

ניטור הצטברות פחמן אנאורגנית פדוגנית עקב בליה של מינרלים סיליקט מתוקן בקרקעות חקלאיות.

The present study aims to demonstrate a systematic procedure for monitoring inorganic carbon induced by enhanced weathering of comminuted rocks in ...

In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

Soil moisture directly affects operational hydrology, food security, ecosystem services, and the climate system. However, the adoption of soil moisture data has been slow due to inconsistent data collection, poor standardization, and typically short record duration. Soil moisture, or quantitatively volumetric soil water content (SWC), is measured using buried, in situ sensors that infer SWC from an electromagnetic response. This signal can vary considerably with local site conditions such as clay content and mineralogy, soil salinity or bulk electrical conductivity, and soil temperature; each of these can have varying impacts depending on the sensor technology.
Furthermore, poor soil contact and sensor degradation can affect the quality of these readings over time. Unlike more traditional environmental sensors, there are no accepted standards, maintenance practices, or quality controls for SWC data. As such, SWC is a challenging measurement for many environmental monitoring networks to implement. Here, we attempt to establish a community-based standard of practice for in situ SWC sensors so that future research and applications have consistent guidance on site selection, sensor installation, data interpretation, and long-term maintenance of monitoring stations.
The videography focuses on a multi-agency consensus of best-practices and recommendations for the installation of in situ SWC sensors. This paper presents an overview of this protocol along with the various steps essential for high-quality and long-term SWC data collection. This protocol will be of use to scientists and engineers hoping to deploy a single station or an entire network.

In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

The determination of soil water content is a critical mission requirement for many state and federal agencies. This protocol synthesizes multi-agency efforts to measure soil water content using buried in situ sensors.

ב Situ חיישני לחות קרקע בקרקעות ללא הפרעה

Soil moisture directly affects operational hydrology, food security, ecosystem services, and the climate system. However, the adoption of soil moisture ...

JenaTron - An Experimental Approach to Study the Effects of Plant History and Soil History on Grassland Ecosystem Functioning

The global loss of biodiversity has motivated many studies that experimentally vary plant species richness and examine the consequences for ecosystem functioning. Such experiments generally show a positive relationship between above- and below-ground biodiversity and the functioning of terrestrial ecosystems. Moreover, this relationship tends to strengthen over time, seen as enhanced functioning of diverse plant communities and reduced functioning of low-diversity plant communities. Differences in multitrophic community assembly and biotic interactions in high- versus low-diversity plant communities are hypothesized to affect plant performance by altering consumer community structure and function and driving plastic or micro-evolutionary responses of plant species in the plant communities. To resolve this complex interplay of community history, we separated these effects into plant and soil history. Plant history refers to all plant-level responses to past abiotic and biotic selection pressures experienced in their communities, while soil history relates to all abiotic and biotic soil properties developed as a legacy of plant-soil interactions under variable plant diversity. We set up a biodiversity experiment in an Ecotron, a terrestrial mesocosm facility that allows controlling environmental conditions above- and below-ground, to test whether the strengthening biodiversity-ecosystem functioning relationship is due to soil history, plant history, or a combination of both. We established a plant diversity gradient consisting of 1, 2, 3, and 6 grassland plant species and factorially nested with soil history and plant history treatments for each level of plant species richness. Representative results demonstrate the successful establishment of target treatments in the Ecotron experiment, observing the effects of plant and soil history on initial plant development and final plant growth. Additionally, we provide a case study for data analysis of individual response variables. We outline research objectives and methods to comprehensively assess the multifunctional responses to the experimental treatments necessary to ultimately address the overarching hypothesis.

Here we present a study established in the iDiv Ecotron, terrestrial mesocosm chambers with controlled environmental conditions above- and below-ground, to study the independent and interactive effects of plant history and soil history on ecosystem functioning of grassland communities along a plant diversity gradient.

JenaTron - גישה ניסויית לחקר ההשפעות של היסטוריית הצמח וההיסטוריה של הקרקע על תפקוד המערכת האקולוגית של העשב

The global loss of biodiversity has motivated many studies that experimentally vary plant species richness and examine the consequences for ecosystem ...

שיפור קיבועCO2 : גישת ביוטה של הקרקע להגברת בליה מינרלית

Design and Construction of an Experimental Setup to Enhance Mineral Weathering through the Activity of Soil Organisms

Enhanced weathering (EW) is an emerging carbon dioxide (CO2) removal technology that can contribute to climate change mitigation. This technology relies on accelerating the natural process of mineral weathering in soils by manipulating the abiotic variables that govern this process, in particular mineral grain size and exposure to acids dissolved in water. EW mainly aims at reducing atmospheric CO2 concentrations by enhancing inorganic carbon sequestration. Until now, knowledge of EW has been mainly gained through experiments that focused on the abiotic variables known for stimulating mineral weathering, thereby neglecting the potential influence of biotic components. While bacteria, fungi, and earthworms are known to increase mineral weathering rates, the use of soil organisms in the context of EW remains underexplored. 
 This protocol describes the design and construction of an experimental setup developed to enhance mineral weathering rates through soil organisms while concurrently controlling abiotic conditions. The setup is designed to maximize weathering rates while maintaining soil organisms' activity. It consists of a large number of columns filled with rock powder and organic material, located in a climate chamber and with water applied via a downflow irrigation system. Columns are placed above a fridge containing jerrycans to collect the leachate. Representative results demonstrate that this setup is suitable to ensure the activity of soil organisms and quantify their effect on inorganic carbon sequestration. Challenges remain in minimizing leachate losses, ensuring homogeneous ventilation through the climate chamber, and avoiding flooding of the columns. With this setup, an innovative and promising approach is proposed to enhance mineral weathering rates through the activity of soil biota and disentangle the effect of biotic and abiotic factors as drivers of EW.

מחבר זרקור: חשיפת תפקידן של תולעי אדמה בשיפור בליה מינרלית לסילוק CO2 

Here we present the construction and operation of an experimental setup to enhance mineral weathering through the activity of soil organisms while concurrently manipulating abiotic variables known to stimulate weathering. Representative results from the functioning of the setup and sample analyses are discussed together with points for improvement.

תכנון ובנייה של מערך ניסיוני לשיפור בליה מינרלית באמצעות פעילות אורגניזמים בקרקע

Enhanced weathering (EW) is an emerging carbon dioxide (CO2) removal technology that can contribute to climate change mitigation. This technology relies ...